优质课大赛-高中物理-2012年度（全国一等奖）

《宇宙航行》教学设计吉林省长春市第十中学侯丽欣一、教学内容分析人教版高一物理第六章第五节《宇宙航行》重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义，并且求解了地球同步卫星的基本运行参数。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术的理论基础。引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。二、教学对象分析本课的教学对象是长春市二类高级中学高一年级的学生，通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生探究，获得新知。由于学生对天体运动的知识储备不足，对天体运动的猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要参与到学习情境中，大胆猜想，敢于表达，就都能获得发展和提高。三、教学目标（一）知识与技能1．能够用万有引力定律和向心力公式推导得出第一宇宙速度的计算式及数值，知道三个宇宙速度的含义和数值。2．理解卫星的线速度、角速度、周期三者分别与轨道半径的关系，能够解决有关卫星运行的基本问题。3．能够区分发射速度和运行速度。（二）过程与方法1．经历第一宇宙速度计算式的推导过程，提高如何应用已有模型解决实际问题的能力。2．经历用人造卫星的线速度、角速度、向心加速度三者分别于轨道半径的关系解决问题的过程，提高学生的分析判断能力和逻辑推理能力。（三）情感态度与价值观1．在主动学习合作探究过程中，体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境，在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。2．介绍我国航天事业的发展现状，激发学生的求知欲和热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。四、教学重点、难点重点：1．能够用万有引力定律和向心力公式推导得出第一宇宙速度的计算式及数值，知道三个宇宙速度的含义和数值。2．理解卫星的线速度、角速度、周期三者分别与轨道半径的关系，能够解决有关卫星运行的基本问题。难点：1．理解卫星的线速度、角速度、周期三者分别与轨道半径的关系，能够解决有关卫星运行的基本问题。2．能够区分发射速度和运行速度。五、教学方法、过程及整合点（一）教学方法本节课是应用课，学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。所以在教学过程中突出发挥学生的主体作用。课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。从学法指导来看，现代教育对受教育者的要求不仅是学到了什么，更主要的是学会怎样学习。在本节课，应该教育学生如何根据教学要求发现问题和自主探索、解决问题的方法。所以主要采用探究式、讨论式教学方法为主，同时用讲解法和谈话法辅助学生学习。从而使学生通过本节课对宇宙速度和同步卫星运动情况的分析，掌握建立天体的运动模型的方法，能够构建处理同类运动的方法体系。（二）教学过程和教学环节的确定以及整合点的诊断整合点一：因为本节课研究的是人造卫星的发射原理及天体运动的具体物理量之间的关系，由于研究对象的遥不可及，运动模型是学生无法实际观察和研究的，在关于“人造地球卫星运动”的模型建立上困难很大，以往的教学中经常采用“教师直接讲解，学生直接接受”的教学方式，结果往往造成学生“死学”，把知识“学死”，无法举一反三，遇到类似的问题无从下手。为了让学生从本质上认识这种运动，不仅掌握知识，还要形成技能，做到触类旁通，本节课我要采用“教师引导，学生探究”的教学方法，让学生自己通过探究得到问题的结论和规律，形成处理同类问题的能力。但是由卫星的运动无法直接体会，学生没有生活经验，很难把实际的运动在脑海中形成合理的想象，这样就无法进行探究。而应用“卫星发射”的动画，就很好的解决了这一教学困难，给了学生真实合理的问题情境，为学生的自主探究提供了恰当的载体，提高了学生探究学习的质量。整合点二：为完成“理解卫星的线速度、角速度、周期三者分别与轨道半径的关系，能够解决有关卫星运行的基本问题”这一教学重难点，我认为最佳的教学思路仍然是由学生探究得出结论，因为只有自己研究得出的结论，才是可以正确和合理使用的结论。但是由于很难直接呈现线速度，角速度、周期与半径的关系，实际的生活中不能为学生提供这钟将知识转化为能力的环境，而“卫星的运行”动画为这一教学重难点提供了有效的支撑，在学生从动画中获取探究的方向以后，再次用动画展示这些物理量之间的关系，生动直观的演示给学生留下极其深刻的印象。让学生获得对同类问题的分析和处理能力。整合点三：对于“发射速度的运行速度”，学生缺乏直接经验，而且没有主动区分的意识，如果能够营造卫星发射和运行的环境，直观呈现两个速度的不同，学生就会透彻的理解卫星的发射和运行的区别，所以我采用截取视频，给学生以直观体会，并用动画再次验证，使学生认识到“第一宇宙速度是发射的最小速度，也是运行的最大速度”，并且知道“以后我们所研究的线速度，除非特别说明，都是指运行速度”。在严谨的探究中达成了本节课的教学目标，最后在“梦想成真”这一环节中，我结合中国和世界航天史，在视频中插入图片，让学生获得更多的航天科技发展历程和现状，培养学生热爱科学，热爱祖国，愿意为科学献身的精神。本节课通过应用多媒体课件，创设了情境，激发了学生的求知欲望；增强了学生的感性认识，将抽象问题变得具体，帮助学生认识科学的本质及内涵。附：整合点分析及解决办法细目教学目标知识特点最佳教学思路整合点及解决方法推导得出第一宇宙速度的计算式及数值，知道三个宇宙速度的含义和数值提高应用已有模型解决实际问题的能力知识内容本身抽象，学生难以认识到两者在本质上是相同的；无法建立F万和F向联系，建立人造卫星的运动模型让学生看到卫星的运动与天体运动的相同；看到任意改变发射速度下的卫星的运动情况，切身体会三个宇宙速度的区别1.通过动画模拟天体运动与卫星运动2.用动画模拟卫星的发射过程卫星的线速度、角速度、周期三者分别与轨道半径的关系；提高学生的分析判断能力和逻辑推理能力知识内容本身抽象，学生没有直接经验，知识应用比较综合、复杂直观呈现三者与半径关系的情境，建立将知识转化为能力的环境利用工具软件提供支撑探究三者与半径关系的环境发射速度和运行速度缺乏直接经验，没有主动区分的意识营造卫星发射和运行的环境，直观呈现两个速度利用视频卫星发射和运行的环境。用动画印证六、课时安排一节课。学生活动学生活动教学内容教师活动宇宙速度引入新课开始区别两种速度航天发展史感受、认知情感价值观升华视频主动区分视频激发对科学的热情小结作业结束动画建立模型讨论探究运行规律方法一方法二黄金代换动画宇宙速度图片情景导入PPT设置疑问PPT设置疑问否否是是教学过程设计教学步骤教学目标与内容教学方法整合点与软件复习提问承上启下复习提问，并将学生回答的答案写在黑板上，作为新课的一部分板书启发法动画【设计意图】：在温馨的音乐声中播放本节的卫星运动动画，对天体运动模型的建立起到了先入为主的效果。为本课的中心内容“引力提供向心力”提炼打下了基础。创设情境激发情感导入新课天体运动和卫星图片引入本节课的教学。启发诱导图片【设计意图】通过两种类型的图片对比，设置疑问,激发学生的学习热情。讲授新课一、宇宙速度讨论法探究法动画【设计意图】由于学生的空间想象力不够，很难建立正确的预计轨道图景，动画展示，让学生迅速达到对物体可能进行运动轨迹的正确设想，为第一宇宙速度的教学打下基础。通过动态课件对宇宙速度的展示，培养学生掌握物理概念的严谨性和科学性的态度。二、v、T、w与r的关系分组讨论探究法动画【设计意图】动态的变化引导学生从关注各参量的关系到研究这一关系，启发学生透过现象看本质。三、发射速度和运行速度的区别启发讲解视频和动画【设计意图】用视频呈现两者的区别，然后用动画加以印证。四、梦想成真讲授法视频剪辑软件.【设计意图】1.对视频展示世界航天史和中国航天史、图片音频进行合成2.对视频的长度进行剪辑，将不适合的画面裁剪掉。3.在制作过程中对图片进行了3d画中画处理，使其运动起来,让画面内容更丰富。4.输出适合ppt使用的wmv格式。课堂小结作业布置总结本节课的主要知识点归纳法视频【设计意图】从酷6网下载的视频能再次激发学生对天体运动深入学习的渴望，成为课后深入研究的动力。教学评价及反思（一）教学媒体的运用反思1．多媒体设备

运用动画和视频引导学生探究卫星的发射和运行原理、运动现象，航天历史及发展、以及恰当的音频效果使得学生很容易理解和接受遥不可及的天体运动，并进行恰当的分析和讨论以达到了教学的预期效果。2．幻灯片PPT课件、flash及视频的播放，使学生由大量的图片资料里面更为深刻的体会出人造卫星的运行规律，能够深刻认识其目的及价值，便于对卫星运行参数进行分析和讨论。（二）教学反思1．通过动画展示了宇宙航行的发射和运行问题，突破了传统教学中本实验不够条件做，只能通过图片介绍的不足；使难的知识变得更形象生动，更容易理解。2．通过让学生小组讨论宇宙速度问题，推导关于卫星运行的速度、周期、角速度、质量、密度等公式，提高了学生的逻辑推理能力，观察能力，有利用培养学生勇于攀登科学高峰，不怕苦、不怕累的科学精神。3．使学生通过本课的学习，体会并理解中国和世界航天发展的历史，体会科学研究的艰辛和科学家的付出，激励学生的奋斗精神和爱国主义精神。

4．理科教学虽然不像文科教学中拥有更多的人文主义素材，但物理学科作为自然科学，也处处充满了能够协助学生发展健全个性、防止心理偏差、调节心理机能、开发心理潜能、增强心理素质的教育内容，也是同样能够促进德、智、体、美等整体素质的提高和个性和谐发展的教育。5．正值我国神舟九号成功发射、举国振奋的时机，进行宇宙航行的教学，有利于学生对航空航天知识的渴求和了解，符合学生的心理特点和求知欲望，适应了学生的求知兴趣所在，促进了对知识的吸收和理解。学生对于航天历史及神舟九号发射的感慨虽然反应不一，见仁见智，但我高兴的看到学生们的思想活跃起来，思想和心理都自然而然的受到了深刻启发。6．通过探究讨论激发学生的学习兴趣：兴趣是心理活动中带有感情色彩的意向，物理学本身是生动有趣的，它源于实践，生活中到处都有物理知识，培养学生对物理学习的兴趣是至关重要的。八、教学环境根据本节课